JP2015192250A - 無線通信検出装置、無線通信検出方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】周波数帯域幅が似ている無線通信を適切に区別して検出できる無線通信検出装置を提供する。
【解決手段】無線通信検出装置１は、無線信号を受信する受信部１１と、受信された無線信号からスペクトログラムを取得するスペクトログラム取得部１２と、そのスペクトログラムにおいて、周波数方向及び時間方向の少なくとも一方について連続している信号の集合を特定する特定部１３と、信号の集合ごとに、送信開始時刻を含む特徴量を取得する特徴量取得部１４と、特徴量に含まれる送信開始時刻について、無線信号の送信間隔による剰余を算出する剰余取得部１５と、剰余取得部１５が算出した剰余が局在している場合に、その剰余に対応する送信間隔で行われる無線通信を検出する検出部１６と、検出部１６による検出結果を出力する出力部１７と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、受信信号から取得したスペクトログラムを用いて無線通信を検出する無線通信検出装置等に関する。

従来、複数の無線信号送信源が存在する環境で得られるスペクトログラムから、送信信号源ごとの平均受信電力値の違いを統計的手法で識別し、適切な分離閾値を自動的に導出することで、送信信号源ごとに無線信号を分離する方法が知られている（例えば、非特許文献１参照）。

また、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の周波数ホッピングに関する解析（パルスタイミングシグネチャ解析）を行う方法も知られている（例えば、特許文献１参照）。

特表２００５−５２３６１６号公報

宮坂朋宏、宇野雅博、塚本悟司、大島浩嗣、矢野一人、小林聖、「統計的手法を用いた複数送信源無線信号の分離手法」、２０１３年電子情報通信学会総合大会、Ｂ−１７−７、ｐ．６５１、２０１３年３月

非特許文献１の方法を用いることによって、例えば、無線ＬＡＮによる無線信号と、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）による無線信号とを分離することはできる。一方、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）とＺｉｇＢｅｅのように、周波数帯域幅が似ている無線通信については、各無線システムを同定することが容易ではないという問題があった。
一般的に言えば、周波数帯域幅等が似ている無線通信を適切に区別して検出したいという要望があった。

本発明は、上記事情に応じてなされたものであり、周波数帯域幅等が似ている無線通信を適切に区別して検出することができる無線通信検出装置等を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明による無線通信検出装置は、無線通信による受信信号を受信する受信部と、受信部が受信した受信信号に関するスペクトログラムを取得するスペクトログラム取得部と、スペクトログラム取得部が取得したスペクトログラムにおいて、周波数方向及び時間方向の少なくとも一方について連続している信号の集合を特定する特定部と、信号の集合ごとに、送信開始時刻を無線信号の送信間隔で除した剰余に応じた値を取得する剰余取得部と、剰余取得部が取得した剰余に応じた値が局在している場合に、剰余に応じた値に対応する送信間隔で行われる無線通信を検出する検出部と、検出部による検出結果を出力する出力部と、を備えたものである。
このような構成により、取得された剰余に応じた値を用いることにより、周波数帯域幅が似ている無線通信を適切に区別して検出することができるようになる。例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）による無線通信と、ＺｉｇＢｅｅによる無線通信との両方が混在している場合であっても、送信間隔が同じであるＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）による無線通信を適切に検出することができるようになる。

また、本発明による無線通信検出装置では、信号の集合ごとに、送信開始時刻を含む特徴量を取得する特徴量取得部をさらに備え、剰余取得部は、特徴量に含まれる送信開始時刻について、無線信号の送信間隔による剰余を算出してもよい。
このような構成により、剰余に応じた値として、その剰余そのものを算出することができる。そして、その算出された剰余を用いて、周波数帯域幅が似ている無線通信を適切に区別して検出することができるようになる。

また、本発明による無線通信検出装置では、特徴量取得部は、信号の集合ごとに、中心周波数をも含む特徴量を取得し、検出部は、特徴量に含まれる中心周波数が局在している場合に、中心周波数で行われる無線通信を検出してもよい。
このような構成により、中心周波数が局在している場合に、その中心周波数に応じた無線通信を検出することができるようになる。

また、本発明による無線通信検出装置では、特徴量取得部は、信号の集合ごとに、周波数帯域幅をも含む特徴量を取得し、検出部は、特徴量に含まれる周波数帯域幅が所定の条件を満たす場合に、条件に応じた周波数帯域幅で行われる無線通信を検出してもよい。
このような構成により、周波数帯域幅が所定の条件を満たす場合に、その所定の条件に応じた無線通信を検出することができるようになる。

また、本発明による無線通信検出装置では、スペクトログラムの時間方向は、無線信号の送信間隔に応じてリセットされるカウンタ値と対応付けられており、剰余取得部は、信号の集合ごとに、剰余に応じた値として、送信開始時刻に対応するカウンタ値を取得してもよい。
このような構成により、剰余を算出しなくても、剰余に応じた値であるカウンタ値を用いて、一定の送信間隔で無線信号を検出することができるようになる。

本発明による無線通信検出装置等によれば、周波数帯域幅等が似ている無線通信を適切に区別して検出することができるようになる。

本発明の実施の形態１による無線通信検出装置の構成を示すブロック図 同実施の形態における受信部の構成を示すブロック図 同実施の形態による無線通信検出装置の動作を示すフローチャート 同実施の形態による無線通信検出装置の動作を示すフローチャート 同実施の形態におけるスペクトログラムの一例を示す図 同実施の形態におけるスペクトログラムの閾値以上の信号を示す図 同実施の形態における周波数帯域幅ごとのパケット数の一例を示す図 同実施の形態によるスペクトログラムの一例を示す図 同実施の形態におけるスペクトログラムの閾値以上の信号を示す図 同実施の形態における周波数帯域幅ごとのパケット数の一例を示す図 同実施の形態における中心周波数と時刻剰余と関係の一例を示す図 同実施の形態における時刻剰余ごとのパケット数の一例を示す図 同実施の形態におけるコンピュータシステムの外観一例を示す模式図 同実施の形態におけるコンピュータシステムの構成の一例を示す図

以下、本発明による無線通信検出装置について、実施の形態を用いて説明する。なお、以下の実施の形態において、同じ符号を付した構成要素及びステップは同一または相当するものであり、再度の説明を省略することがある。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１による無線通信検出装置について、図面を参照しながら説明する。本実施の形態による無線通信検出装置は、スペクトログラムにおける時刻剰余を用いて、無線通信の検出を行うものである。

図１は、本実施の形態による無線通信検出装置１の構成を示すブロック図である。本実施の形態による無線通信検出装置１は、受信部１１と、スペクトログラム取得部１２と、特定部１３と、特徴量取得部１４と、剰余取得部１５と、検出部１６と、出力部１７とを備える。この無線通信検出装置１は、例えば、ステーションやモバイルノード等の端末装置であってもよく、１以上の端末装置と無線通信を行うアクセスポイント等の無線基地局であってもよく、無線信号を受信するその他の装置であってもよい。また、無線通信検出装置１は、自律分散型無線ネットワークにおいて無線通信を行う装置であってもよく、または、そうでなくてもよい。また、その無線ネットワークは、他の無線システムと混在する環境であってもよい。すなわち、多数の無線通信機器が、同一周波数帯を共用していてもよい。

受信部１１は、無線通信による受信信号を受信する。なお、受信部１１は、複数の無線通信による無線信号を受信してもよい。すなわち、受信部１１は、複数の無線信号源からの無線信号を受信してもよい。その無線信号は、無線により伝搬するどのような信号であってもよい。その無線信号は、例えば、無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１の規格による無線通信）の無線信号であってもよく、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）の無線信号であってもよく、ＺｉｇＢｅｅ（ＩＥＥＥ８０２．１５．４の規格による無線通信）の無線信号であってもよく、その他の方式による無線信号であってもよい。また、その無線信号の周波数は問わない。その無線信号の周波数は、例えば、ＩＳＭ帯であってもよく、その他の周波数であってもよい。無線信号を受信する受信部１１は、例えば、図２で示されるように、低雑音増幅部２１と、周波数変換部２２と、局部発振部２３と、フィルタ部２４と、ＡＤ変換部２５とを備えてもよい。低雑音増幅部２１は、アンテナを介してアナログ受信信号を受信し、その受信した信号を増幅する。周波数変換部２２は、局部発振部２３によって生成された信号を用いて、増幅された受信信号を周波数変換し、ＡＤ変換部２５で変換できる等価ベースバンド帯域受信信号に変換する。局部発振部２３は、その周波数変換部２２での周波数変換のための信号を生成する。フィルタ部２４は、あらかじめ決められた周波数帯域のみを通過させるフィルタである。その周波数帯域は、例えば、検出部１６における検出の対象としたい無線通信に対応した周波数帯域に設定されてもよい。フィルタ部２４は、例えば、ローパスフィルタやハイパスフィルタ、バンドパスフィルタであってもよい。ＡＤ変換部２５は、等価ベースバンド帯域受信信号であるアナログ信号をデジタル信号に変換する。なお、そのＡＤ変換後のデジタル信号も、受信信号と呼ぶものとする。また、受信部１１の構成は一例であり、受信部１１は、これ以外の構成であってもよい。

スペクトログラム取得部１２は、受信部１１が受信した受信信号に関するスペクトログラムを取得する。そのスペクトログラムは、周波数領域と時間領域とにおいて、受信された受信信号に関する電力を示すものである。したがって、そのスペクトログラムは、周波数電力スペクトログラムであるということもできる。スペクトログラム取得部１２は、例えば、受信された受信信号を所定の時間ごとにフーリエ変換することによって、スペクトログラムを取得してもよい。そのフーリエ変換は、例えば、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）であってもよく、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）であってもよい。また、取得されたスペクトログラムは、図示しない記録媒体で記憶されてもよい。

特定部１３は、スペクトログラム取得部１２が取得したスペクトログラムにおいて、周波数方向及び時間方向の少なくとも一方について連続している信号（電力値）の集合を特定する。その信号の集合は、通常、１個のパケット（無線信号）に相当するものになる。したがって、特定部１３は、スペクトログラムにおいて無線信号やパケットを特定していると考えることもできる。なお、特定部１３は、スペクトログラムにおける閾値以上の信号を用いて、上述の処理を行ってもよい。その閾値は、あらかじめ決まっている値であってもよく、または、上記非特許文献１による手法等によって特定された、背景雑音と信号とを分離するための閾値であってもよい。なお、特定部１３は、例えば、２個の信号の周波数方向の間隔があらかじめ決まっている閾値よりも小さく、その２個の信号の時間方向の間隔があらかじめ決まっている閾値よりも小さい場合に、その２個の信号が周波数方向または時間方向に連続していると判断してもよい。その場合には、その２個の信号は、同じ集合に属する信号として特定されることになる。なお、その信号の集合の特定において、特定部１３は、例えば、最近傍法を用いて連続している信号を特定してもよい。また、その特定部１３が用いる周波数方向の閾値や時間方向の閾値は、同一送信源から送信される単一の送信パケットに対応する一連の信号が、１個の集合に含まれるように設定されることが好適である。また、特定部１３は、例えば、スペクトログラムにおいて、周波数方向に最近接点、時間軸方向に第２近接点までを連結可能な近傍点として、集合の特定を行ってもよい。また、特定部１３は、その集合の特定の結果、所定の個数（例えば、３個など）以上の信号を有する集合のみを、最終的な集合としてもよい。ノイズを除去するためである。なお、特定部１３が特定した集合に関する情報、例えば、各集合にどの信号が含まれるのかの情報は、図示しない記録媒体で記憶されてもよい。

特徴量取得部１４は、特定部１３が特定した信号の集合ごとに、特徴量を取得する。その特徴量は、送信開始時刻を含んでいてもよく、中心周波数を含んでいてもよく、周波数帯域幅を含んでいてもよい。本実施の形態では、特徴量が、送信開始時刻と、中心周波数と、周波数帯域幅とを含む場合について主に説明する。なお、送信開始時刻は、信号の集合に対応するパケットの送信時刻であり、その集合に含まれる各信号に対応する時刻のうち、最も早い時刻であってもよい。また、中心周波数は、信号の集合に対応するパケットの中心周波数であり、その集合に含まれる各信号に対応する周波数の平均値や中間値であってもよい。また、中心周波数は、信号の集合に含まれる各信号の電力推定値を重みとした重心点に対応する周波数であってもよい。また、周波数帯域幅は、信号の集合に対応するパケットの周波数帯域幅であり、その集合に含まれる各信号に対応する周波数の最大値から最小値を減算したものであってもよい。特徴量取得部１４は、特定部１３によって特定された各集合について、この特徴量を取得する処理を行うものとする。そのようにして取得された特徴量は、図示しない記録媒体において記憶されてもよい。

剰余取得部１５は、特徴量取得部１４が取得した特徴量に含まれる送信開始時刻について、無線信号の送信間隔による剰余を算出する。その剰余は、最小非負剰余であってもよい。その剰余の算出で用いられる送信間隔は、等送信間隔で行われる無線通信の送信間隔である。そのような無線通信としては、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）や、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）による無線通信などがある。時分割多元接続による無線通信としては、例えば、デジタルコードレス電話規格であるＤＥＣＴ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｏｒｄｌｅｓｓ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）等がある。なお、その無線通信は、周波数ホッピングのあるものであってもよく、または、そうでなくてもよい。例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）の送信間隔（スロット長）は６２５（μｓ）である。したがって、検出部１６によってＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）の検出を行う場合には、剰余取得部１５は、各特徴量に含まれる送信開始時刻について、６２５（μｓ）の剰余を算出してもよい。すなわち、各送信開始時刻について、６２５（μｓ）で割った余りを算出してもよい。なお、一定の送信間隔で無線信号を送信している無線通信については、この剰余は、同じ値となる。したがって、そのことを利用して、無線通信の同定を行うことができるようになる。

検出部１６は、剰余取得部１５が算出した剰余が局在している場合に、剰余に対応する送信間隔で行われる無線通信を検出する。上述のように、剰余取得部１５が算出する剰余は、ある無線通信の送信間隔による剰余である。したがって、剰余が局在している場合には、その剰余の算出で用いられた送信間隔に応じた無線信号の送信を行う無線通信が行われていることを検出できる。なお、剰余が局在しているとは、剰余が所定の幅の範囲内に集中していることである。検出部１６は、例えば、あらかじめ決められた時間幅に、閾値の個数以上の剰余が存在する場合に、剰余が局在していると判断してもよい。なお、その閾値は、あらかじめ決められていてもよく、または、特定部１３が特定した集合（パケット）の個数に応じて決められてもよい。後者の場合には、例えば、特定部１３が特定した集合の総数に１より小さい正の実数（例えば、０．５や０．３など）を掛けた値が閾値となってもよい。この検出によって、例えば、周波数ホッピングを行うため、中心周波数は定まらないが、送信間隔が一定であるＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの無線通信を検出することができるようになる。なお、無線通信を検出するとは、どのような無線通信が行われているのかを特定すること、すなわち、無線通信の送信源を特定することであると考えてもよい。

また、検出部１６は、特徴量に含まれる中心周波数が局在している場合に、その中心周波数で行われる無線通信を検出する。例えば、ＺｉｇＢｅｅなどのように、中心周波数が決まっている無線通信がある。したがって、中心周波数が局在している場合には、その中心周波数に応じた無線通信が行われていることを検出できる。検出部１６は、例えば、あらかじめ決められた周波数幅に、閾値の個数以上の中心周波数が存在する場合に、中心周波数が局在していると判断してもよい。なお、その閾値が、あらかじめ決められていてもよく、または、特定部１３が特定した集合の個数に応じて決められてもよいことは、剰余を用いた検出の場合と同様である。

また、検出部１６は、特徴量に含まれる周波数帯域幅が所定の条件を満たす場合に、条件に応じた周波数帯域幅で行われる無線通信を検出する。例えば、ある閾値以上の周波数帯域幅で行われる無線通信や、ある閾値以下の周波数帯域幅で行われる無線通信などが存在する。したがって、例えば、特徴量に含まれる周波数帯域幅と閾値との比較結果に応じて、無線通信を検出することができる。そのため、上述の所定の条件とは、周波数帯域幅が下限の閾値よりも大きいことであってもよく、周波数帯域幅が上限の閾値よりも小さいことであってもよく、または、周波数帯域幅が下限の閾値よりも大きく、かつ、上限の閾値よりも小さいことであってもよい。具体的には、無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ及びＩＥＥＥ８０２．１１ｇ規格）の所要帯域幅は約２０ＭＨｚであるため、１５ＭＨｚ以上の周波数帯域幅の集合が存在する場合に、検出部１６は、無線ＬＡＮによる無線通信を検出してもよい。また、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）の１チャネルの帯域幅は１ＭＨｚであり、ＺｉｇＢｅｅの１チャネルの帯域幅は、２ＭＨｚであるため、３ＭＨｚ以下の周波数帯域幅の集合が存在する場合に、検出部１６は、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）やＺｉｇＢｅｅを検出してもよい。なお、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）とＺｉｇＢｅｅとの周波数帯域幅は近似しているため、周波数帯域幅のみを用いて両者を識別することは困難である。また、検出部１６は、所定の条件を満たす周波数帯域幅である集合（パケット）が、閾値の個数以上存在する場合に、周波数帯域幅が所定の条件を満たすと判断してもよい。その閾値の個数は、剰余や中心周波数を用いた検出の場合と同様のものである。

出力部１７は、検出部１６による検出結果を出力する。その検出結果は、スペクトログラム取得部１２が取得したスペクトログラムに応じた無線通信において、どのような無線通信が検出されたのかを示す情報であってもよい。検出結果は、例えば、検出された無線システム（例えば、無線ＬＡＮやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅなど）を示す情報であってもよい。ここで、この出力は、例えば、表示デバイス（例えば、ＣＲＴや液晶ディスプレイなど）への表示でもよく、所定の機器への通信回線を介した送信でもよく、プリンタによる印刷でもよく、スピーカによる音声出力でもよく、記録媒体への蓄積でもよく、他の構成要素への引き渡しでもよい。なお、出力部１７は、出力を行うデバイス（例えば、表示デバイスやプリンタなど）を含んでもよく、あるいは含まなくてもよい。また、出力部１７は、ハードウェアによって実現されてもよく、あるいは、それらのデバイスを駆動するドライバ等のソフトウェアによって実現されてもよい。

次に、無線通信検出装置１の動作について図３Ａのフローチャートを用いて説明する。
（ステップＳ１０１）受信部１１は、受信信号を受信する。なお、取得対象のスペクトログラムの時間領域の長さが決まっている場合には、受信部１１は、その長さに応じた受信を行ってもよい。また、この受信された受信信号は、図示しない記録媒体で記憶されてもよい。例えば、ＡＤ変換部２５によるＡＤ変換後の受信信号が、図示しない記録媒体で記憶されてもよい。

（ステップＳ１０２）スペクトログラム取得部１２は、受信された受信信号に関するスペクトログラムを取得する。なお、取得されたスペクトログラムは、図示しない記録媒体で記憶されてもよい。

（ステップＳ１０３）特定部１３は、取得されたスペクトログラムにおいて、信号の集合を特定する。その信号の集合は、例えば、パケットに相当するものである。

（ステップＳ１０４）特徴量取得部１４は、特定された信号の集合ごとに特徴量を取得する。その特徴量は、送信開始時刻、中心周波数、周波数帯域幅を含んでいてもよい。なお、取得された特徴量は、図示しない記録媒体で記憶されてもよい。

（ステップＳ１０５）剰余取得部１５は、特徴量に含まれる各送信開始時刻について、所定の無線通信に応じた送信間隔による剰余を算出する。なお、等間隔で送信を行う無線通信が２以上存在する場合には、剰余取得部１５は、その無線通信ごとに剰余を算出してもよい。また、算出された剰余は、図示しない記録媒体で記憶されてもよい。

（ステップＳ１０６）検出部１６は、特徴量や算出結果を用いて、無線信号を送信している無線通信を検出する。なお、この検出の処理については、図３Ｂのフローチャートを用いて後述する。

（ステップＳ１０７）出力部１７は、検出部１６による検出結果を出力する。このようにして、実行されている無線通信を検出する一連の処理は終了となる。
なお、図３Ａのフローチャートにおける処理は、例えば、定期的に繰り返して行われてもよい。

図３Ｂは、図３Ａのフローチャートにおける無線通信の検出の処理（ステップＳ１０６）の詳細を示すフローチャートである。
（ステップＳ２０１）検出部１６は、特徴量に含まれる周波数帯域幅が、所定の条件を満たすかどうか判断する。そして、所定の条件を満たす場合には、ステップＳ２０２に進み、そうでない場合には、ステップＳ２０３に進む。

（ステップＳ２０２）検出部１６は、所定の条件に応じた無線通信が行われていると判断する。なお、２以上の条件をそれぞれ満たす２以上の周波数帯域幅が存在する場合には、検出部１６は、その２以上の条件にそれぞれ対応する２以上の無線通信が行われていると判断してもよい。

（ステップＳ２０３）検出部１６は、特徴量に含まれる中心周波数が局在しているかどうか判断する。そして、局在している場合には、ステップＳ２０４に進み、そうでない場合には、ステップＳ２０５に進む。

（ステップＳ２０４）検出部１６は、局在している中心周波数に対応する無線通信が行われていると判断する。なお、局在している２以上の中心周波数が存在する場合には、検出部１６は、その２以上の中心周波数にそれぞれ対応する２以上の無線通信が行われていると判断してもよい。

（ステップＳ２０５）検出部１６は、剰余取得部１５によって算出された剰余が局在しているかどうか判断する。そして、局在している場合には、ステップＳ２０６に進み、そうでない場合には、図３Ａのフローチャートに戻る。なお、剰余取得部１５によって、２以上の送信間隔に応じた剰余がそれぞれ算出されている場合には、検出部１６は、その算出結果ごとに局在している剰余があるかどうかを判断してもよい。

（ステップＳ２０６）検出部１６は、局在している剰余の算出で用いられた送信間隔に応じた無線通信が行われていると判断する。なお、２以上の剰余が算出され、局在している２以上の剰余が存在する場合には、検出部１６は、その２以上の剰余に応じた送信間隔にそれぞれ対応する２以上の無線通信が行われていると判断してもよい。そして、図３Ａのフローチャートに戻る。

なお、検出部１６が無線通信を検出するとは、その無線通信を識別する情報（例えば、無線通信の名称等）を図示しない記録媒体に蓄積することであってもよく、その無線通信を識別する情報に対応付けてフラグ等の情報を設定することであってもよい。

次に、本実施の形態による無線通信検出装置１の動作について、具体例を用いて説明する。この具体例では、送信開始時刻をＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）のスロット長である６２５（μｓ）で除算することにより、時刻剰余を算出するものとする。また、５ＭＨｚ以上の周波数帯域幅が存在する場合に、ＩＥＥＥ８０２．１１無線ＬＡＮによる無線通信が検出されるものとする。また、時刻剰余について１０（μｓ）以下の局在がある場合に、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）による無線通信が検出されるものとする。また、５ＭＨｚ以上の周波数帯域幅ではない信号の集合について、中心周波数が局在している場合に、ＺｉｇＢｅｅによる無線通信が検出されるものとする。

まず、具体例１について説明する。この具体例１では、無線ＬＡＮとＺｉｇＢｅｅの無線通信が行われているものとする。それらの無線システムの電波を受信部１１が受信し（ステップＳ１０１）、スペクトログラム取得部１２が、図４Ａで示されるスペクトログラムを取得したとする（ステップＳ１０２）。なお、そのスペクトログラムは、電波暗室内での２００ｍｓの帯域測定実験（１００ＭＨｚ幅）により取得した、２００Ｍｓｐｓのサンプリングデータを元に、長さ１６００点のＦＦＴでオーバーラップ率１／２のピリオドグラム処理により取得した周波数電力スペクトログラムに対し、周波数方向に８点ずつ区切って平均化を行った、周波数解像度１ＭＨｚ、時間解像度４μｓの実測スペクトログラムである。図４Ａのスペクトログラムにおいて、周波数方向に長く延びている信号が無線ＬＡＮの信号であり、それ以外の信号がＺｉｇＢｅｅの信号である。特定部１３は、そのスペクトログラムにおいて、閾値以上の信号を用いて、パケットに相当する信号の集合を特定する（ステップＳ１０３）。なお、図４Ｂは、スペクトログラムにおける閾値以上の信号を示す図である。図４Ｂにおいて、白い領域が信号の集合に対応した領域である。その後、特徴量取得部１４は、各パケットについて、送信開始時刻と、中心周波数と、周波数帯域幅とをそれぞれ取得する（ステップＳ１０４）。また、剰余取得部１５は、各集合に対応する送信開始時刻を、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）のスロット長で除算した剰余をそれぞれ算出する（ステップＳ１０５）。

その後、検出部１６は、周波数帯域幅等を用いた無線通信の検出を行う（ステップＳ１０６）。具体的には、検出部１６は、５ＭＨｚ以上の周波数帯域幅を有するパケットが存在するかどうか判断する（ステップＳ２０１）。この場合には存在するため、検出部１６は、無線ＬＡＮによる無線通信が行われていることを検出する（ステップＳ２０２）。また、検出部１６は、５ＭＨｚ未満の周波数帯域幅であり、中心周波数が局在しているパケットが存在するかどうか判断する（ステップＳ２０３）。この場合には存在するため、検出部１６は、ＺｉｇＢｅｅによる無線通信が行われていることを検出する（ステップＳ２０４）。なお、図４Ｃは、周波数帯域幅ごとのパケット数を示す図である。図４Ｃから分かるように、周波数帯域幅が２０ＭＨｚ付近のパケットが検出されているため、無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮ）による無線通信の行われていることが分かる。また、周波数帯域幅が３ＭＨｚ付近のＺｉｇＢｅｅのパケットが検出されているが、この周波数帯域幅のみでは、ＺｉｇＢｅｅとＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）とを適切に区別することができないため、中心周波数をも用いて、両者を区別することになる。また、検出部１６は、時刻剰余に局在があるかどうか判断する（ステップＳ２０５）。この場合には時刻剰余の局在は存在しないため、検出部１６は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）による無線通信は検出しない。その結果、検出部１６は、無線ＬＡＮとＺｉｇＢｅｅの無線通信が行われていることを検出でき、出力部１７は、そのことを出力する（ステップＳ１０７）。無線通信検出装置１のユーザは、その出力結果を参照することにより、無線ＬＡＮによる通信と、ＺｉｇＢｅｅによる通信とが行われていることを知ることができる。

次に、具体例２について説明する。この具体例２では、ＺｉｇＢｅｅとＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）の無線通信が行われているものとする。それらの無線システムの電波が受信され、スペクトログラムが取得され、パケットに対応するパケットが特定され、送信開始時刻等の特徴量が取得され、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）に応じた時刻剰余が算出されるまでの処理（ステップＳ１０１〜Ｓ１０５）は、具体例１と同様である。なお、図５Ａは、取得されたスペクトログラムを示す図であり、図５Ｂは、スペクトログラムにおける閾値以上の信号を示す図である。なお、そのスペクトログラムも図４Ａのスペクトログラムと同様にして取得された実測スペクトログラムである。また、ＺｉｇＢｅｅとＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）とは、送信用、受信用の端末を１台ずつで構成し、フルバッファのトラフィックを印加した。

その後、検出部１６は、周波数帯域幅等を用いた無線通信の検出を行う（ステップＳ１０６）。具体的には、検出部１６は、５ＭＨｚ以上の周波数帯域幅を有するパケットが存在するかどうか判断する（ステップＳ２０１）。この場合には、図５Ｃの周波数帯域幅ごとのパケット数を示す図から分かるように、５ＭＨｚ以上の周波数帯域幅を有するパケットが存在しないため、無線ＬＡＮは検出されない。また、検出部１６は、５ＭＨｚ未満の周波数帯域幅であり、中心周波数が局在しているパケットが存在するかどうか判断する（ステップＳ２０３）。この場合には存在するため、検出部１６は、ＺｉｇＢｅｅによる無線通信が行われていることを検出する（ステップＳ２０４）。また、検出部１６は、時刻剰余に局在があるかどうか判断する（ステップＳ２０５）。この場合には時刻剰余の局在が存在するため、検出部１６は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）による無線通信を検出する（ステップＳ２０６）。図５Ｄは、中心周波数と、時間剰余との対応を示す図であり、図５Ｅは、時間剰余ごとのパケット数を示す図である。図５Ｄで示されるように、中心周波数の局在に応じて、ＺｉｇＢｅｅによる無線通信の行われていることが分かる。また、図５Ｄ，図５Ｅで示されるように、時間剰余の局在に応じて、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）による無線通信の行われていることが分かる。このようにして、検出部１６は、ＺｉｇＢｅｅとＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）の無線通信が行われていることを検出でき、出力部１７は、そのことを出力する（ステップＳ１０７）。無線通信検出装置１のユーザは、その出力結果を参照することにより、ＺｉｇＢｅｅによる通信と、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）による通信とが行われていることを知ることができる。なお、図５Ｅでは、２７０〜２８０μｓの幅１０μｓの領域に大きな局在がある。図５Ｅのヒストグラムの各ビンの度数（パケット数）に関する平均が１．１８４であり、標準偏差（σ）が７．２９３であることから、１σを超えるビンのパケットをＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）のパケットであるとみなすことによって、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）の無線通信を検出することが可能となる。したがって、時刻剰余において、１σに対応する個数以上のパケットが幅１０μｓ以下の領域に局在している場合に、検出部１６は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）による無線通信を検出してもよい。

以上のように、本実施の形態による無線通信検出装置１によれば、時刻剰余を用いることにより、周波数帯域幅等が似ている無線通信を適切に区別して検出することができるようになる。例えば、ＺｉｇＢｅｅによる通信と、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）による通信とは、周波数帯域幅が似ているため、両通信を周波数帯域幅や中心周波数で区別することは難しい。また、両通信が混在している状況でパケットの送信間隔を算出しようとすれば、ＺｉｇＢｅｅのパケットと、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）のパケットとの送信間隔を取得する可能性もあり、そのような場合には、適切な送信間隔を取得することができず、結果として、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの送信間隔が一定であり、周波数ホッピングを行う無線通信を検出することができないことになる。一方、時間剰余が局在しているかどうかを用いて無線通信の検出を行うことにより、具体例２のように、ＺｉｇＢｅｅによる通信と、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）による通信とが混在している場合であっても、両者を適切に区別して検出することができるようになる。また、本実施の形態による無線通信検出装置１により、周波数ホッピングを行う２以上の無線通信が混在している場合であっても、各無線通信の送信間隔（送信スロット時間長）が異なる場合には、それらを検出することができるようになる。

なお、本実施の形態では、特徴量に中心周波数と周波数帯域幅が含まれている場合について説明したが、そうでなくてもよい。特徴量に、中心周波数と周波数帯域幅との少なくとも一方が含まれていなくてもよい。中心周波数等が特徴量に含まれない場合には、特徴量取得部１４は、その特徴量に含まれないものの取得の処理を行わなくてもよく、また、検出部１６は、その特徴量に含まれていないものを用いた無線通信の検出の処理を行わなくてもよい。

また、無線通信検出装置１による検出結果を用いることにより、各パケットがどの無線通信によって送信されたものであるのかを特定することも可能である。例えば、閾値（例えば、５ＭＨｚ等）以上の周波数帯域幅を有するパケットについては、無線ＬＡＮのパケットであると判断してもよい。また、閾値より小さい周波数帯域幅を有するパケットであって、中心周波数が局在しているパケットについては、ＺｉｇＢｅｅのパケットであると判断してもよい。また、閾値より小さい周波数帯域幅を有するパケットであって、時刻剰余が局在しているパケットについては、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）のパケットであると判断してもよい。なお、図５Ｄのように、中心周波数が局在しているパケットの集合と、時刻剰余が局在しているパケットの集合との共通部分に含まれるパケットについては、どちらのパケットであるのかを別の手法によって判断してもよい。

また、上記説明では、剰余取得部１５が、特徴量に含まれる送信開始時刻を、無線信号の送信間隔で除した剰余を算出する場合について説明したが、そうでなくてもよい。例えば、スペクトログラムの時間方向は、無線信号の送信間隔に応じてリセットされるカウンタ値と対応付けられていてもよい。そのカウンタ値は、時系列データである受信サンプリングデータや、スペクトログラムデータの各データポイントに対応付けられる値である。なお、スペクトログラムは、受信サンプリングデータを用いて算出されるため、受信サンプリングデータに対応付けられているカウンタ値は、結果として、スペクトログラムの時間方向にも対応付けられていると考えることができる。そのカウンタ値は、時系列データの先頭からの時間の経過に応じて増減される値である。その増減は、時間の経過に比例しているものとする。したがって、時系列データのデータポイントごとに対応付けられるカウンタ値の増減の幅は同じとなる。また、そのカウンタ値は、検出対象である無線通信の送信間隔（送信スロット時間長）分に達した時に、０にリセットされるものとする。すなわち、カウンタ値は、一定間隔で送信される無線信号の送信間隔に応じてリセットされるものである。そのため、そのカウンタ値は、上述の剰余そのものに応じた値となる。なお、スペクトログラムの時間方向が、カウンタ値と対応付けられているとは、スペクトログラムの時刻そのものが、そのカウンタ値となっていることであってもよく、または、スペクトログラムの時刻に対応するカウンタ値が、時刻とは別に保持されていることであってもよい。また、カウンタ値は、剰余そのものに応じた値であるため、各パケットの送信開始時刻に対応するカウンタ値が局在している場合には、そのカウンタ値に応じた送信間隔で行われる無線通信を検出することができる。すなわち、無線通信検出装置１において、スペクトログラムは、無線信号の送信間隔（例えば、上述の６２５μｓなど）に応じてリセットされるカウンタ値と対応付けられていてもよい。そして、剰余取得部１５は、信号の集合ごとに、送信開始時刻に対応するカウンタ値を取得してもよい。具体的には、剰余取得部１５は、信号の集合に含まれる各信号に対応する時刻のうち、最も早い時刻に対応するカウンタ値を取得してもよい。また、検出部１６は、剰余取得部１５が取得したカウンタ値が局在している場合に、そのカウンタ値に対応する送信間隔で行われる無線通信を検出してもよい。なお、そのカウンタ値は、例えば、スペクトログラム取得部１２によって設定されてもよく、受信部１１によって設定されてもよく、または、その他の構成要素によって設定されてもよい。また、結果として、スペクトログラムの任意の時刻に対応するカウンタ値を特定できるのであれば、そのカウンタ値の設定対象は、例えば、スペクトログラムであってもよく、または、受信サンプリングデータであってもよい。

このように、剰余取得部１５は、剰余そのものを算出してもよく、または、カウンタ値を取得してもよい。すなわち、剰余取得部１５は、信号の集合ごとに、送信開始時刻を無線信号の送信間隔で除した剰余に応じた値を取得するものであってもよい。その剰余に応じた値は、例えば、剰余そのものであってもよく、送信開始時刻に対応するカウンタ値であってもよい。また、検出部１６は、剰余取得部１５が取得した剰余に応じた値が局在している場合に、その剰余に応じた値に対応する送信間隔で行われる無線通信を検出してもよい。なお、剰余取得部１５が、剰余に応じた値であるカウンタ値を取得する場合であって、検出部１６が、中心周波数や周波数帯域幅を用いた無線通信の検出を行わない場合には、無線通信検出装置１は、特徴量取得部１４を備えていなくてもよい。

また、本実施の形態では、受信部１１が、無線通信の検出のために無線信号を受信する場合について説明したが、受信部１１は、それ以外の目的のためにも無線信号を受信してもよい。また、無線通信検出装置１は、無線信号の送信を行ってもよい。

また、上記実施の形態において、各処理または各機能は、単一の装置または単一のシステムによって集中処理されることによって実現されてもよく、あるいは、複数の装置または複数のシステムによって分散処理されることによって実現されてもよい。

また、上記実施の形態において、各構成要素間で行われる情報の受け渡しは、例えば、その情報の受け渡しを行う２個の構成要素が物理的に異なるものである場合には、一方の構成要素による情報の出力と、他方の構成要素による情報の受け付けとによって行われてもよく、あるいは、その情報の受け渡しを行う２個の構成要素が物理的に同じものである場合には、一方の構成要素に対応する処理のフェーズから、他方の構成要素に対応する処理のフェーズに移ることによって行われてもよい。

また、上記実施の形態において、各構成要素が実行する処理に関係する情報、例えば、各構成要素が受け付けたり、取得したり、選択したり、生成したり、送信したり、受信したりした情報や、各構成要素が処理で用いる閾値や数式、アドレス等の情報等は、上記説明で明記していなくても、図示しない記録媒体において、一時的に、あるいは長期にわたって保持されていてもよい。また、その図示しない記録媒体への情報の蓄積を、各構成要素、あるいは、図示しない蓄積部が行ってもよい。また、その図示しない記録媒体からの情報の読み出しを、各構成要素、あるいは、図示しない読み出し部が行ってもよい。

また、上記実施の形態において、各構成要素等で用いられる情報、例えば、各構成要素が処理で用いる閾値やアドレス、各種の設定値等の情報がユーザによって変更されてもよい場合には、上記説明で明記していなくても、ユーザが適宜、それらの情報を変更できるようにしてもよく、あるいは、そうでなくてもよい。それらの情報をユーザが変更可能な場合には、その変更は、例えば、ユーザからの変更指示を受け付ける図示しない受付部と、その変更指示に応じて情報を変更する図示しない変更部とによって実現されてもよい。その図示しない受付部による変更指示の受け付けは、例えば、入力デバイスからの受け付けでもよく、通信回線を介して送信された情報の受信でもよく、所定の記録媒体から読み出された情報の受け付けでもよい。

また、上記実施の形態において、無線通信検出装置１に含まれる２以上の構成要素が通信デバイスや入力デバイス等を有する場合に、２以上の構成要素が物理的に単一のデバイスを有してもよく、あるいは、別々のデバイスを有してもよい。

また、上記実施の形態において、各構成要素は専用のハードウェアにより構成されてもよく、あるいは、ソフトウェアにより実現可能な構成要素については、プログラムを実行することによって実現されてもよい。例えば、ハードディスクや半導体メモリ等の記録媒体に記録されたソフトウェア・プログラムをＣＰＵ等のプログラム実行部が読み出して実行することによって、各構成要素が実現され得る。その実行時に、プログラム実行部は、記憶部や記録媒体にアクセスしながらプログラムを実行してもよい。なお、上記実施の形態における無線通信検出装置１を実現するソフトウェアは、以下のようなプログラムである。つまり、このプログラムは、コンピュータを、受信された受信信号に関するスペクトログラムを取得するスペクトログラム取得部、スペクトログラム取得部が取得したスペクトログラムにおいて、周波数方向及び時間方向の少なくとも一方について連続している信号の集合を特定する特定部、信号の集合ごとに、送信開始時刻を無線信号の送信間隔で除した剰余に応じた値を取得する剰余取得部、剰余取得部が取得した剰余に応じた値が局在している場合に、剰余に応じた値に対応する送信間隔で行われる無線通信を検出する検出部、検出部による検出結果を出力する出力部として機能させるためのプログラムである。

なお、上記プログラムにおいて、上記プログラムが実現する機能には、ハードウェアでしか実現できない機能は含まれない。例えば、情報を取得する取得部や、情報を出力する出力部などにおけるモデムやインターフェースカードなどのハードウェアでしか実現できない機能は、上記プログラムが実現する機能には少なくとも含まれない。

また、このプログラムは、サーバなどからダウンロードされることによって実行されてもよく、所定の記録媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭなどの光ディスクや磁気ディスク、半導体メモリなど）に記録されたプログラムが読み出されることによって実行されてもよい。また、このプログラムは、プログラムプロダクトを構成するプログラムとして用いられてもよい。

また、このプログラムを実行するコンピュータは、単数であってもよく、複数であってもよい。すなわち、集中処理を行ってもよく、あるいは分散処理を行ってもよい。

図６は、上記プログラムを実行して、上記実施の形態による無線通信検出装置１を実現するコンピュータの外観の一例を示す模式図である。上記実施の形態は、コンピュータハードウェア及びその上で実行されるコンピュータプログラムによって実現されうる。

図６において、コンピュータシステム９００は、ＣＤ−ＲＯＭドライブ９０５を含むコンピュータ９０１と、キーボード９０２と、マウス９０３と、モニタ９０４とを備える。

図７は、コンピュータシステム９００の内部構成を示す図である。図７において、コンピュータ９０１は、ＣＤ−ＲＯＭドライブ９０５に加えて、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）９１１と、ブートアッププログラム等のプログラムを記憶するためのＲＯＭ９１２と、ＭＰＵ９１１に接続され、アプリケーションプログラムの命令を一時的に記憶すると共に、一時記憶空間を提供するＲＡＭ９１３と、アプリケーションプログラム、システムプログラム、及びデータを記憶するハードディスク９１４と、ＭＰＵ９１１、ＲＯＭ９１２等を相互に接続するバス９１５とを備える。なお、コンピュータ９０１は、ＬＡＮやＷＡＮ等への接続を提供する図示しないネットワークカードを含んでいてもよい。

コンピュータシステム９００に、上記実施の形態による無線通信検出装置１の機能を実行させるプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ９２１に記憶されて、ＣＤ−ＲＯＭドライブ９０５に挿入され、ハードディスク９１４に転送されてもよい。これに代えて、そのプログラムは、図示しないネットワークを介してコンピュータ９０１に送信され、ハードディスク９１４に記憶されてもよい。プログラムは実行の際にＲＡＭ９１３にロードされる。なお、プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ９２１、またはネットワークから直接、ロードされてもよい。また、ＣＤ−ＲＯＭ９２１に代えて他の記録媒体（例えば、ＤＶＤ等）を介して、プログラムがコンピュータシステム９００に読み込まれてもよい。

プログラムは、コンピュータ９０１に、上記実施の形態による無線通信検出装置１の機能を実行させるオペレーティングシステム（ＯＳ）、またはサードパーティプログラム等を必ずしも含んでいなくてもよい。プログラムは、制御された態様で適切な機能やモジュールを呼び出し、所望の結果が得られるようにする命令の部分のみを含んでいてもよい。コンピュータシステム９００がどのように動作するのかについては周知であり、詳細な説明は省略する。

また、本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。

以上より、本発明による無線通信検出装置等によれば、無線通信を適切に区別して検出することができるという効果が得られ、例えば、どのような無線通信が行われているのかを検出する装置等として有用である。

１ 無線通信検出装置
１１ 受信部
１２ スペクトログラム取得部
１３ 特定部
１４ 特徴量取得部
１５ 剰余取得部
１６ 検出部
１７ 出力部

Claims (7)

1. 無線通信による受信信号を受信する受信部と、
   前記受信部が受信した受信信号に関するスペクトログラムを取得するスペクトログラム取得部と、
   前記スペクトログラム取得部が取得したスペクトログラムにおいて、周波数方向及び時間方向の少なくとも一方について連続している信号の集合を特定する特定部と、
   前記信号の集合ごとに、送信開始時刻を無線信号の送信間隔で除した剰余に応じた値を取得する剰余取得部と、
   前記剰余取得部が取得した剰余に応じた値が局在している場合に、当該剰余に応じた値に対応する送信間隔で行われる無線通信を検出する検出部と、
   前記検出部による検出結果を出力する出力部と、を備えた無線通信検出装置。
2. 前記信号の集合ごとに、送信開始時刻を含む特徴量を取得する特徴量取得部をさらに備え、
   前記剰余取得部は、前記特徴量に含まれる送信開始時刻について、無線信号の送信間隔による剰余を算出する、請求項１記載の無線通信検出装置。
3. 前記特徴量取得部は、前記信号の集合ごとに、中心周波数をも含む特徴量を取得し、
   前記検出部は、前記特徴量に含まれる中心周波数が局在している場合に、当該中心周波数で行われる無線通信を検出する、請求項２記載の無線通信検出装置。
4. 前記特徴量取得部は、前記信号の集合ごとに、周波数帯域幅をも含む特徴量を取得し、
   前記検出部は、前記特徴量に含まれる周波数帯域幅が所定の条件を満たす場合に、当該条件に応じた周波数帯域幅で行われる無線通信を検出する、請求項２または請求項３記載の無線通信検出装置。
5. 前記スペクトログラムの時間方向は、前記無線信号の送信間隔に応じてリセットされるカウンタ値と対応付けられており、
   前記剰余取得部は、前記信号の集合ごとに、前記剰余に応じた値として、送信開始時刻に対応するカウンタ値を取得する、請求項１記載の無線通信検出装置。
6. 無線通信による受信信号を受信する受信ステップと、
   前記受信ステップで受信した受信信号に関するスペクトログラムを取得するスペクトログラム取得ステップと、
   前記スペクトログラム取得ステップで取得したスペクトログラムにおいて、周波数方向及び時間方向の少なくとも一方について連続している信号の集合を特定する特定ステップと、
   前記信号の集合ごとに、送信開始時刻を無線信号の送信間隔で除した剰余に応じた値を取得する剰余取得ステップと、
   前記剰余取得ステップで取得した剰余に応じた値が局在している場合に、当該剰余に応じた値に対応する送信間隔で行われる無線通信を検出する検出ステップと、
   前記検出ステップによる検出結果を出力する出力ステップと、を備えた無線通信検出方法。
7. コンピュータを、
   受信された受信信号に関するスペクトログラムを取得するスペクトログラム取得部、
   前記スペクトログラム取得部が取得したスペクトログラムにおいて、周波数方向及び時間方向の少なくとも一方について連続している信号の集合を特定する特定部、
   前記信号の集合ごとに、送信開始時刻を無線信号の送信間隔で除した剰余に応じた値を取得する剰余取得部、
   前記剰余取得部が取得した剰余に応じた値が局在している場合に、当該剰余に応じた値に対応する送信間隔で行われる無線通信を検出する検出部、
   前記検出部による検出結果を出力する出力部として機能させるためのプログラム。